Le guide complet de la fabrication SMT: processus étape par étape expliqué

La technologie de montage de surface (SMT) est une méthode utilisée dans la fabrication d'électronique où les composants sont directement montés sur la surface des circuits imprimés (PCB s). SMT est devenu le processus de fabrication standard de l'industrie de l'électronique en raison de son efficacité, de sa rentabilité et de sa capacité à produire des dispositifs électroniques compacts et hautes performances. Dans cet article, nous explorerons en détail le processus de fabrication SMT, y compris chaque étape et les termes connexes.

Termes liés à SMT

Avant de plonger dans le processus de fabrication SMT, il est important de comprendre certains termes clés:

1. PCB (Carte de circuit imprimé) : une carte utilisée en électronique pour prendre en charge mécaniquement et connecter électriquement les composants électroniques.

2. SMD (Dispositif de montage de surface) : composants conçus pour être montés directement sur la surface de PCB s.

3. Paste de soudure : un mélange de soudure en poudre et de flux utilisé pour fixer SMD S à PCB s.

4. Souderie de reflux : un processus où la pâte de soudure est chauffée à son point de fusion pour créer des connexions électriques et mécaniques permanentes entre les composants et le PCB.

5. AOI (inspection optique automatisée) : un processus d'inspection visuelle basé sur la machine qui utilise des caméras pour détecter les défauts dans PCB s.

6. AXI (inspection automatisée des rayons X) : une méthode d'inspection utilisant des rayons X pour vérifier les joints de soudure et les connexions cachées sous les composants.

7. SPI (inspection de la pâte de soudure) : le processus de vérification de la qualité de l'application de pâte de soudure sur un PCB.

SMT Processus de fabrication

Le processus de fabrication SMT comprend plusieurs étapes, chacune essentielle pour assurer le placement fiable et le soudage des composants électroniques sur un PCB. Vous trouverez ci-dessous un aperçu détaillé de chaque étape du processus SMT.

Étape n ° 1: Impression de pâte de soudure

La première étape du processus de fabrication SMT consiste à appliquer une pâte de soudure au PCB. La pâte de soudure est une substance collante à base de minuscules boules de soudure mélangées avec un flux. Il est appliqué aux zones du PCB où les composants seront montés, généralement sur des coussinets métalliques.

Le processus d'impression de la pâte de soudure:

1. pochoir Alignement : Un pochoir métallique avec des découpes correspondant aux emplacements du pavé de soudure sur le PCB est placé sur la carte. Le pochoir agit comme un masque pour garantir que la pâte de soudure n'est appliquée qu'aux zones souhaitées.

2. Application de la pâte : Une raclette ou un outil similaire répand la pâte de soudure à travers le pochoir, le forçant à travers les ouvertures sur le PCB en dessous. L'épaisseur et l'uniformité de la couche de pâte sont essentielles pour assurer une bonne fixation et un soudage des composants.

3. pochoir Retrait : le pochoir est soigneusement soulevé, laissant la pâte de soudure déposée avec précision sur les coussinets PCB.

Une bonne application de pâte de soudure est cruciale car elle détermine la qualité des joints de soudure et la fiabilité globale de l'assemblage.

Étape # 2: inspection de la pâte de soudure (SPI)

Après avoir appliqué la pâte de soudure, l'étape suivante est l'inspection de la pâte de soudure (SPI) . Cette étape est vitale pour s'assurer que la pâte de soudure est correctement déposée sur le PCB.

Le processus SPI:

1. Inspection automatisée : SPI Les machines utilisent des caméras et des capteurs pour scanner le PCB et mesurer le volume, la hauteur, la surface et la position des dépôts de pâte de soudure.

2. Contrôle de la qualité : Les données d'inspection sont analysées pour détecter tous les défauts, tels que la pâte insuffisante, la pâte excessive ou les dépôts mal alignés. Ces défauts peuvent conduire à de mauvais joints de soudure, à une mauvaise mise en place des composants ou à des circuits courts.

3. Boucle de rétroaction : Si des défauts sont détectés, des ajustements peuvent être adressés à la configuration de l'imprimante de la pâte de soudure ou aux paramètres de processus pour corriger le problème. Cette boucle de rétroaction assure une application de pâte de soudure de haute qualité.

Étape # 3: montage des puces

Une fois que la pâte de soudure a été inspectée et vérifiée, l'étape suivante est le montage des puces , également connu sous le nom de placement des composants.

Le processus de montage des puces:

1. Préparation des composants : SMT Les composants, ou SMD, sont fournis en bobines, plateaux ou tubes et alimentés dans la machine à pick-and-place.

2. Pick-and-Place : La machine à pick-and-place utilise des bras robotiques équipés de buses d'aspirateur pour ramasser les composants des mangeoires et les placer sur les coussinets à souder sur le PCB. La haute précision de la machine garantit que les composants sont positionnés avec précision en fonction de la conception PCB.

3. Alignement et placement : la machine utilise des systèmes de vision et des algorithmes d'alignement pour s'assurer que chaque composant est correctement placé. La vitesse et la précision des machines de pick-and-place modernes permettent une production à haut débit.

Le montage de la puce est une étape critique car tout désalignement ou mauvais place peut entraîner des planches défectueuses qui nécessitent une repensage coûteuse ou un démontage.

Étape n ° 4: inspection visuelle + placement des composants à la main

Après le placement automatisé des composants, il y a souvent un besoin d' inspection visuelle et le placement de certains composants à la main.

Inspection visuelle et processus de placement manuel:

1. Inspection visuelle : les opérateurs qualifiés inspectent visuellement les conseils pour vérifier les composants mal alignés, les pièces manquantes ou tout défaut évident que les machines peuvent avoir manqué. Cette étape se fait souvent à l'aide d'outils de grossissement ou de microscopes.

2. Placement des composants manuels : certains composants, en particulier ceux qui sont non standard, grands ou sensibles, peuvent devoir être placés manuellement. Cela pourrait inclure des connecteurs, des transformateurs ou des composants de forme impaire que les machines automatisées ne peuvent pas gérer efficacement.

3. Réglage : Si les composants sont déplacés ou manquants, les opérateurs peuvent ajuster ou ajouter manuellement ces composants pour s'assurer que toutes les pièces sont correctement positionnées avant le soudage.

Cette étape permet de garantir que toutes les erreurs du processus automatisé sont capturées tôt, ce qui réduit les défauts potentiels du produit final.

Étape # 5: Soudeur de reflux

Une fois tous les composants en place, l'assemblage PCB se déplace sur le soudage de reflux , où la pâte de soudure est fondu pour former des connexions électriques et mécaniques permanentes.

Le processus de soudage de reflux:

1. Zone de préchauffage : l'assemblage PCB est progressivement chauffé dans le four de reflouer pour éliminer toute humidité et pour amener la planche et les composants à une température juste en dessous du point de fusion de la soudure.

2. Zone de trempage : La température est maintenue pour activer le flux dans la pâte de soudure, qui nettoie les surfaces métalliques et les prépare à la soudure.

3. Zone de reflux : La température est rapidement augmentée à au-dessus du point de fusion de la pâte de soudure, ce qui fait fondre les boules de soudure et former des joints de soudure entre les composants et les coussinets PCB.

4. Zone de refroidissement : L'assemblage est lentement refroidi pour solidifier les joints de soudure, assurant une forte connexion mécanique et électrique.

Le soudage de reflux est essentiel car il détermine la qualité des joints de soudure, ce qui affecte les performances et la fiabilité du dispositif électronique final.

Étape # 6: AOI (inspection optique automatisée)

Après le soudage de reflux, l'assemblage subit une inspection optique automatisée (AOI) pour détecter tout défaut dans le placement ou le soudage des composants.

Le processus AOI:

1. Imagerie haute résolution : AOI Les machines utilisent des caméras haute résolution pour capturer des images détaillées de l'assemblage PCB à partir de plusieurs angles.

2. Analyse d'image : La machine compare les images capturées à une bonne référence connue, à la recherche d'écarts tels que des composants manquants, une polarité incorrecte, des ponts de soudure ou des tombes (où les composants se trouvent à une extrémité).

3. Détection des défauts : le système AOI signale tout défaut de révision. Les conseils avec des défauts détectés sont envoyés pour retravail ou marqués pour une inspection plus approfondie.

AOI aide à maintenir une qualité de haute qualité en veillant à ce que seuls les cartes sans défaut passent à l'étape suivante de la production.

Étape # 7: AXI (inspection automatisée des rayons X)

Pour les composants avec des joints de soudure cachés, tels que les tableaux de grille à billes (BGA s) , une inspection automatisée des rayons X (AXI) est nécessaire pour inspecter la qualité de la soudure.

Le processus AXI:

1. Imagerie aux rayons X : AXI Les machines utilisent des rayons X pour pénétrer le PCB et créer des images des joints de soudure cachés sous les composants.

2. Analyse des défauts : les images aux rayons X sont analysées pour vérifier les défauts tels que les vides, les ponts de soudure ou la couverture insuffisante de la soudure, qui ne sont pas visibles par inspection optique.

3. Assurance qualité : Les planches avec des défauts sont signalées pour retravailler ou supprimer, en fonction de la gravité et de la rédaction de faisabilité.

AXI est essentiel pour garantir la fiabilité des composants avec des joints de soudure cachés, car les défauts non détectés peuvent entraîner une défaillance de l'appareil.

Étape # 8: TIC ou test de fonction

La dernière étape du processus de fabrication SMT est le test en circuit (TIC) ou un test fonctionnel pour garantir que l'assemblage PCB répond à toutes les spécifications électriques et fonctionnelles.

Le processus de test TIC ou fonctionnel:

1. Test en circuit (TIC) : Ce test vérifie les composants individuels du PCB, tels que les résistances, les condensateurs et les CI, pour s'assurer qu'ils sont correctement placés et fonctionnels. Les TIC vérifient également les courts métrages, les ouvertures et les connexions de soudure correctes.

2. Test fonctionnel : Dans ce test, le PCB est alimenté et les fonctions spécifiques sont testées pour garantir que la carte fonctionne comme prévu. Les tests fonctionnels simulent les conditions de fonctionnement réelles auxquelles le PCB sera confronté dans son application finale.

3. Identification des défauts et retouches : si des défauts sont identifiés pendant les TIC ou les tests fonctionnels, le conseil d'administration est renvoyé pour repensier. Cela peut impliquer de remplacer les composants, de refroidir ou de régler les paramètres d'assemblage.

Les TIC et les tests fonctionnels sont les dernières étapes pour assurer la qualité et la fonctionnalité du produit final, minimisant le risque de produits défectueux atteignant le client.

Conclusion

Le processus de fabrication SMT implique plusieurs étapes précises, de l'impression de pâte de soudure aux tests fonctionnels finaux. Chaque étape est cruciale pour assurer la qualité, la fiabilité et les performances du produit électronique final. En comprenant les détails de chaque étape du processus SMT, les fabricants peuvent produire une électronique de haute qualité qui répond aux normes exigeantes d'aujourd'hui.